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Auteur(s)
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Henri FOCH : Professeur des universités - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique industrielle ENSEEIHT de Toulouse
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François FOREST : Professeur des universités - Laboratoire d’Électricité Signaux et Robotique - École Normale supérieure de Cachan
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Thierry MEYNARD : Chargé de recherche au CNRS - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique industrielle ENSEEIHT de Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les onduleurs de tension constituent une fonction incontournable de l’ électronique de puissance, présente dans les domaines d’applications les plus variés, dont le plus connu est sans doute celui de la variation de vitesse des machines à courants alternatifs. La forte évolution de cette fonction s’est appuyée, d’une part, sur le développement de composants à semi-conducteurs entièrement commandables, puissants, robustes et rapides, d’autre part, sur l’utilisation quasi-généralisée des techniques dites de « modulation de largeur d’impulsion » (MLI ou Pulse Width Modulation, PWM, dans le jargon anglo-saxon), ces dernières s’appuyant sur les performances en fréquence de découpage permises par les premiers. Au caractère « noble » de cette fonction (convertisseurs entièrement réversibles, forme sophistiquée de la conversion d’énergie) correspondent des applications particulièrement intéressantes. L’objectif de cet exposé est donc de présenter l’architecture et les modes de commande de ces onduleurs, leurs principales applications, des plus classiques aux plus récentes.
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3. Généralisation de la fonction onduleur
3.1 Mécanismes de transfert de puissance
Les onduleurs de tension sont, par essence, réversibles en puissance. Il est intéressant de développer quelque peu les différents modes de fonctionnement résultant de cette propriété.
Nous appuierons nos raisonnements sur l’exemple simple et commode de l’onduleur en pont monophasé largement décrit au paragraphe 2.4.2 et utilisé avec une commande modulée.
Sur la figure 23 sont représentées les différentes configurations qui peuvent apparaître. Nous avons choisi ici une fonction de modulation unipolaire très simple et parfaitement symétrique, mais les observations correspondantes peuvent être généralisées à n’importe quel type de modulation.
Le courant de sortie de l’onduleur i s est supposé parfaitement sinusoïdal et déphasé de ϕ par rapport au fondamental de f m, noté ( f m)F, donc par rapport au fondamental de la tension de sortie :
vs = fmETrois modes de fonctionnement peuvent alors apparaître.
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−π/2 < ϕ < π/2 (figure 23 a )
La puissance active délivrée par l’onduleur est positive et transite depuis la source continue vers le source alternative. L’observation de :
iE = fm(t ) iscourant absorbé par l’onduleur sur la source E, fait effectivement apparaître une valeur moyenne positive. On se trouve dans un mode de fonctionnement tout à fait classique.
-
ϕ = ±π/2 (figure 23 b )
La puissance active fournie par l’onduleur est nulle. Par contre, il y a présence de puissance réactive fondamentale positive ou négative selon le signe de ϕ . L’onduleur, vis-à-vis de la source alternative, peut fonctionner comme un compensateur d’énergie...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - REVUE GÉNÉRALE DE L’ÉLECTRICITÉ, n 2, février 1989, numéro consacré au thème « Entre réseau et électronique sensible : L’alimentation statique sans interruption ».
-
(2) - * - REVUE GÉNÉRALE DE L’ÉLECTRICITÉ, n 5, mai 1992, numéro consacré au thème « Électronique de puissance : convertisseurs et commandes ».
-
(3) - LE DU (A.) - Pour un réseau électrique plus performant : le projet FACTS, - Revue Générale de l’Électricité, n 6, juin 1992, pp. 105 à 121.
-
(4) - CARRERE (P.) - Étude et réalisation des convertisseurs multicellulaires série à IGBT. Équilibrage des tensions, - Thèse de Docteur de l’Institut National Polytechnique de Toulouse, 10 octobre 1996.
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(5) - MEYNARD (T.A.), FOCH (H.) - Imbricated cells multilevel voltage-source inverters for high voltage applications, - European Power Electronics Journal,...
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